T H
É
M A
Analyse
Analyse coûts bénéfices
des véhicules électriques
Les autobus et autocars
4
– Avant propos
5
– Messages clés
9
– Objectifs et cadre de l’étude
Les progrès technologiques permettant de limiter les externalités des transports : l’étude compare les technologies électrique, hybride et GNV à l’autobus ou à l’autocar thermique.
15
– Méthodologie et hypothèses générales de l’analyse coûts
bénéfices (ACB)
Deux types d’approches sont menées : le coût socioéconomique pour la collectivité et le coût global de possession supporté par l’opérateur de transport. Diverses hypothèses sont testées concernant les véhicules et leurs impacts environnementaux.
37
– Résultats de l’analyse coûts bénéfices
Les bilans sont fournis aux horizons 2020 et 2025 : pour l’autobus en détaillant les différentes zones urbaines de circulation, et pour les autocars en usage mixte urbain / interurbain.
57
– Annexes
Bilans détaillés
Document édité par :
Service de l’économie, de l’évaluation et de l’intégration du développement
durable
Remerciement : Nous remercions l’UTP (Union des transports publics et ferroviaires), la RATP et IVECO pour les échanges
constructifs que nous avons eus. Nous avons pu compter sur la diligence de Corinne Charbit pour mettre en forme ce document.
du 17 août 2015 relative à la transition
énergétique pour la croissance verte qui prévoit le
renouvellement des flottes d’autobus et d’autocars pour le
transport public, sont autant d’éléments favorisant le
développement des technologies alternatives au bus et au cars
diesel, comme les motorisations électrique, hybride, hybride
rechargeable ou le GNV (gaz naturel pour véhicules).
Cette étude a pour objectif d’évaluer ces technologies en les
comparant au véhicule thermique, à la fois d’un point de vue
socio-économique et du point de vue de l’opérateur de
transport, aux horizons 2020 et 2025. À travers cette analyse, il
s’agit d’identifier les technologies alternatives présentant un
bilan socio-économique favorable comparé au véhicule
alimenté au gazole.
Laurence Monnoyer-Smith
COMMISSAIRE GÉNÉRALE AU DÉVELOPPEMENT DURABLE
Messages clés
Un bilan coûts bénéfices a été effectué pour différentes technologies alternatives d’autobus et d’autocars, par rapport à leur équivalent à moteur au diesel. Les technologies alternatives (gaz naturel pour véhicules - GNV, hybride, hybride rechargeable, véhicule électrique) sont étudiées dans trois différents milieux de circulation en fonction de la densité de population : urbain très dense et urbain dense pour les autobus, et mixte, c’est-à-dire une moyenne pondérée de tous les milieux urbains et interurbain, pour les autocars. Ce bilan a été fait à la fois pour la collectivité (en tenant compte notamment des impacts environnementaux) et pour les opérateurs de transport (TCO – Total cost of ownership), pour deux horizons : 2020 et 2025.
Un plan de déploiement de l’hydrogène a été présenté par le ministre de la transition écologique et solidaire le 1er juin 2018 ; cette technologie permet de développer des mobilités propres. Pour
les transports publics, le bus électrique à hydrogène présente des modes d’utilisation équivalents au diesel (rechargement, autonomie, vitesse…) et n’émet ni CO2, ni particules, responsables de
la pollution atmosphérique. Cependant le manque de visibilité sur le modèle économique de cette technologie, aux horizons étudiés, ne nous a pas permis de l’intégrer dans les cas étudiés. Bilans socio-économiques des bus et cars à motorisations alternatives (synthèse)
Bilans pour l’entreprise de transports (TCO) (synthèse)
Les résultats sont évidemment fortement corrélés aux hypothèses d’évolution du coût des technologies qui sont détaillées dans la suite.
Pour les autobus
Pour les bus, l’intérêt socio-économique apparaît dès 2020 en urbain très dense pour les véhicules à motorisation exclusivement électrique et le GNV, avec des gains environnementaux et à l’usage (entretien et énergie) nettement plus marqués pour le tout électrique ou l’hybride rechargeable.
En 2020, en zone urbaine dense, aucune motorisation alternative n’a un meilleur bilan socio-économique que le gazole seul. Le GNV présente un bilan comparable au diesel, alors même qu’il génère un gain pour l’opérateur de transport de 40 000 € (approche TCO). Les technologies électriques et hybrides sont pénalisées principalement par le surcoût d’achat du véhicule et de la batterie. Toutefois, en approche TCO, le bus électrique est proche de l’équilibre. L’autobus hybride est quant à lui fortement pénalisé par le surcoût d’achat du véhicule mais également par des surcoûts d’entretien de plus de 20 000 €, liés à la complexité de la double motorisation. En zone urbaine très dense, l’autobus GNV et l’autobus électrique affichent de meilleurs bilans que le bus thermique, à la fois pour la collectivité et l’opérateur de transport, en raison de gains importants en matière d’externalités environnementales (respectivement de 40 000 € et de 120 000 €) et de consommation d’énergie (resp. de 50 000 € et 130 000 €). Les gains de consommation et les gains sur le plan environnemental du bus hybride sont insuffisants pour afficher un bilan positif (le surcoût est de 36 000 €) en raison d’une technologie principalement thermique. La technologie hybride rechargeable permet, comme le tout électrique, de faire apparaître des gains sur le plan de la consommation d’énergie et sur le plan environnemental (resp. 140 000 € et 110 000 €) mais cela reste insuffisant.
Une rentabilité socio-économique et pour l’opérateur de transport qui pourrait être assurée pour l’ensemble des technologies en 2025 en urbain dense et très dense.
En 2025, en zone dense, toutes les technologies présentent un gain, en comparaison avec le gazole, à l’exception de l’autobus hybride. Toutefois, les hypothèses conservatrices prises ici d’un surcoût concernant l’achat et l’entretien du véhicule hybride expliquent ce bilan négatif et pourraient être remises en question. Les technologies électrique et hybride rechargeable améliorent nettement leur bilan par rapport à 2020 en raison de la baisse du prix des batteries et des surcoûts à l’achat qui diminuent entre 2020 et 2025. Le bus GNV, avec un bilan positif en zone dense améliore son bilan en zone très dense grâce à des gains environnementaux qui s’accentuent dans un milieu où les externalités sont valorisées à un coût plus élevé en raison de la densité de population plus importante.
Pour les autocars
Pour les autocars, un intérêt environnemental et financier moins marqué dans un milieu mixte qu’en milieu urbain.
En 2020, en milieu mixte, avec une part importante de trajets interurbains, les autocars à énergie électrique présentent des surcoûts socio-économiques importants en comparaison avec l’autocar diesel (plus de 100 000 €). Les gains environnementaux sont relativement faibles (de 10 000 € pour le GNV à 30 000 € pour le tout électrique), car, dans les zones peu denses, les externalités ont une valeur monétaire plus faible et les gains énergétiques sont réduits (25 000 € pour le GNV et 50 000 € pour le tout électrique). Les vitesses pratiquées se rapprochent d’un rendement optimum pour le diesel. Dans ces conditions, les gains environnementaux ne suffisent pas à compenser les surcoûts d’achat et le prix élevé des batteries. Le bilan de l’autocar GNV est bien meilleur mais reste négatif comparé au diesel (36 000 € de surcoût), car les gains en matière d’externalités et d’énergie ne suffisent pas à compenser l’investissement initial pour la station GNV. Toutefois, du point de vue de l’opérateur de transport, le coût du GNV s’approche de la solution diesel.
Un bilan socio-économique autour de l’équilibre en 2025 pour le GNV et l’électrique, et de plus fortes incertitudes pour l’hybride rechargeable.
En 2025, le surcoût socio-économique pour l’autocar GNV diminue faiblement en raison de l’augmentation du prix des carburants, mais le bilan reste légèrement négatif. Les technologies électriques ont des bilans qui s’améliorent nettement. En raison de la baisse des coûts d’achat des véhicules et des batteries, l’autocar hybride rechargeable divise par deux son surcoût socio-économique en 5 ans, même s’il reste négatif. Ce bilan négatif est dû aux hypothèses défavorables de surcoût d’entretien et à l’achat qui pourraient être remises en question.
L’autocar électrique est la seule technologie qui présente un bilan favorable face au diesel, en raison principalement de la baisse importante attendue du prix des batteries et du prix de véhicule (qui deviendrait aligné sur le thermique en 2025).
En approche TCO, l’électrique paraît très intéressant, et le GNV a un bilan légèrement positif.
En termes de recettes fiscales
L’adoption des technologies alternatives, électrique et GNV, se traduit par des pertes de recettes fiscales significatives.
Le bilan fiscal pour l’État, pour un bus acquis en 2020 circulant en zone urbaine très dense, traduit une perte de recettes par rapport à un bus diesel de 90 000 € pour l’électrique, 30 000 € pour l’hybride, 80 000 € pour l’hybride rechargeable et le GNV. Les énergies alternatives (électricité et gaz) sont en effet moins taxées que le diesel. Ces pertes peuvent toutefois être mises en regard des gains en matière d’externalités environnementales qui sont du même ordre de grandeur, hormis pour le GNV pour lequel ils sont plus limités.
Avertissement relatif aux hypothèses
Dans cette étude, nous avons tenu compte des progrès en matière de durée de vie des batteries. C’est pourquoi la batterie n’est renouvelée qu’une fois à mi-vie en ayant fait plus de 200 000 km. Les batteries d’autobus et d’autocars sont supposées plus coûteuses par unité de stockage en raison d’une capacité supérieure à celle des véhicules particuliers.
Il est également nécessaire de rappeler que les coûts éventuels liés à l’adaptation des dépôts existants et à la construction de nouveaux dépôts pour les bus électriques n’ont pas été pris en compte et peuvent rendre le bilan des technologies alternatives moins favorables. Les coûts des nouvelles stations GNV et des bornes de recharges ont cependant été intégrés dans l’étude. Dans cette étude, les hypothèses relatives aux coûts des externalités ainsi qu’aux trajectoires de prix des énergies et de la taxe carbone sont identiques à celles de l’étude sur les voitures1.En
revanche, les trajectoires des prix des batteries sont supérieures à celles des prix des véhicules particuliers.
Pour les autobus et autocars électriques, les variations de consommation liées au dénivelé n’ont pas été prises en compte. Toutefois, celles engendrées par le confort thermique (climatisation en été, chauffage en hiver) ont été prises en compte.
1 http://www.ecologique-solidaire.gouv.fr/sites/default/files/Th%C3%A9ma%20-%20Analyse%20co%C3%BBts%20b
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l’étude
Les progrès technologiques offrent des solutions pertinentes, notamment à travers le développement de l’électromobilité, pour limiter les émissions de CO2, la pollution atmosphérique ou les nuisances sonores dans les transports. L’étude permet de comparer les technologies électrique, hybride ou GNV à la technologie de référence thermique, pour l’autobus et l’autocar, dans différents milieux de circulation, aux horizons 2020 et 2025.
ÉLÉMENTS DE CONTEXTE
La France s’est engagée sur des objectifs de réduction des émissions de CO2 au travers de la loi
du 17 août 2015 relative à la transition énergétique pour la croissance verte (encadré page 12). Les décrets n° 2017-21 et n° 2017-23 du 11 janvier 2017 pris en application de l’article 37 de la loi définissent le cadre réglementaire de l’achat de véhicules propres par les opérateurs de transport public. La présente étude a été réalisée dans le cadre de l’étude d’impact de ces mesures relatives aux flottes d’autobus et d’autocars.
Dans le secteur des transports, le développement des technologies alternatives au véhicule thermique apparaît comme une des réponses aux enjeux climatiques, compte tenu notamment du mix national de production électrique largement décarboné, mais aussi aux problèmes de qualité de l’air et de pollution sonore dans les zones urbaines denses, qui produisent des impacts sanitaires et économiques importants.
Les véhicules électriques et hybrides rechargeables présentent l’avantage de ne pas émettre directement de CO2 et peu de polluants atmosphériques (essentiellement des particules émises
lors du freinage ou de l’abrasion des pneus et des chaussées) et d’être peu bruyants en phase d’utilisation. La production de l’énergie électrique ainsi que la fabrication de la batterie nécessaire à leur fonctionnement sont cependant sources d’émissions de polluants et de CO2
qui doivent être prises en compte sur la totalité du cycle de vie d’un véhicule. Le véhicule GNV permet également de réduire les impacts en matière de pollution de l’air.
Cette étude compare les bilans environnementaux des différentes motorisations utilisées par les autobus et autocars afin d’évaluer leur impact en matière de changement climatique (émission de gaz carbonique - CO2), de pollution atmosphérique (plus particulièrement les oxydes d’azote –
Nox – et les particules fines) et de nuisances sonores. Le changement climatique
Le secteur des transports est responsable en France de plus du quart des émissions de GES et le mode routier représente à lui seul 92 % de ces émissions. La part des poids lourds dans ces émissions est de 20 % des émissions du secteur routier, alors que celle des autobus et autocars est d’environ 3 %. Dans le Plan Climat présenté le 6 juillet 2017, la France s’engage à atteindre une neutralité carbone en 2050.
La pollution atmosphérique
La pollution atmosphérique a des impacts importants en matière de santé publique (maladies respiratoires, cardiovasculaires et cancers), particulièrement en zones urbaines. Même si la mise en œuvre du Plan particules et des Plans nationaux santé environnement (PNSE) a contribué à la réduction des émissions de polluants observée sur la période 2000-2016 (baisse des émissions de NO2 de 49 %, des particules de diamètre inférieur à 10µm (PM10) de 41 % et des
particules de diamètre inférieur à 2,5µm (PM2,5) de 48 %, 16 agglomérations en 2016 ne
respectent pas les normes en NO2 et 3 pour les PM10.
Une étude de Santé publique France1 estime que 17 700 décès prématurés seraient évitables
chaque année dans un scénario respectant ces valeurs guides, et que 48 300 le seraient « sans pollution induite par l’activité humaine ». Les pathologies respiratoires et cardiovasculaires occasionnent chaque année des coûts estimés a minima entre 20 et 30 milliards d’euros pour la France métropolitaine2.
Même si les émissions du transport routier ont baissé de près de 50 % entre 2000 et 2016, il est le secteur le plus polluant en matière de NOx avec plus de 50 % des émissions3. En matière de
particules, le transport est responsable de 15 à 20 % des émissions4 (en 2015, 15 % pour les
particules fines - PM10- et 19 % pour les particules très fines - PM2,5-), derrière le logement,
principal émetteur via le chauffage résidentiel. Le transport routier est le secteur le plus polluant en matière de Nox.
Les nuisances sonores
Pour 54 % des Français, le bruit des transports est la principale source de nuisance, loin devant les bruits de comportements (21 %)5. À haute dose, le bruit n’a pas qu’un impact sur le système
auditif mais il perturbe aussi les échanges et la communication, contrarie le sommeil, provoque un stress chez les individus. Il peut entraver le bon fonctionnement plus général de l’organisme (vue, système cardio-vasculaire, système gastro-intestinal), causer vertiges et nausées et être à l'origine de troubles psychologiques. Pour tenter de réduire ces nuisances, la directive 2002/49/CE sur l’évaluation et la gestion du bruit dans l’environnement a pour objectif de définir une approche commune afin d’éviter, de prévenir ou de réduire les effets nocifs sur la santé humaine liés à l’exposition au bruit ambiant dû aux transports terrestres et aériens.
1 Impacts de l’exposition chronique aux particules fines sur la mortalité en France continentale et analyse des gains en
santé de plusieurs scénarios de réduction de la pollution atmosphérique (Santé publique France), 2016.
2 Rapport de la Commission des comptes et de l’économie de l’environnement - Santé et qualité de l’air extérieur (CGDD),
juillet 2012 et « Pollution de l'air et santé : le coût pour la société », Le point sur, n° 175 (CGDD) octobre 2013.
3 Rapport national d’inventaire – Inventaire des émissions de polluants atmosphériques et de gaz à effet de serre en France
– Séries sectorielles et analyses étendues (Citepa), avril 2015
4 Citepa, format SECTEN, avril 2017.
La loi n° 2015-992 du 17 août 2015 relative à la transition énergétique pour la croissance verte : des actions pour limiter les externalités dues aux transports
L’article 37 prévoit que l’État et les acteurs publics […] procèdent à des achats responsables avec des obligations de renouvellement du parc en faveur de véhicules plus sobres sur le plan énergétique. L’État, ses établissements publics, les collectivités territoriales et leurs groupements, le Syndicat des transports d’Île-de-France et la métropole de Lyon, lorsqu’ils gèrent directement ou indirectement un parc de plus de vingt autobus et autocars pour assurer des services de transport public de personnes réguliers ou à la demande, acquièrent ou utilisent lors du renouvellement du parc, dans la proportion minimale de 50 % de
ce renouvellement à partir du 1er janvier 2020 puis en totalité à partir du 1er janvier 2025, des autobus et
des autocars à faibles émissions définis en référence à des critères fixés par décret selon les usages desdits véhicules, les territoires dans lesquels ils circulent et les capacités locales d'approvisionnement en
sources d'énergie. La proportion minimale de 50 % de ce renouvellement s'applique dès le 1er janvier 2018
aux services dont la Régie autonome des transports parisiens a été chargée avant le 3 décembre 2009 en application de l'article L.2142- 1 du code des transports.
L’article 40 prévoit aussi que l’État définisse une stratégie pour le développement d’une mobilité propre qui se décline dans l’article 41 par l’objectif d’installation de 7 millions de points de charge pour les véhicules électriques et hybrides rechargeables.
OBJECTIFS DE L’ÉTUDE
Le but de cette étude est de comparer différentes technologies de motorisation alternatives au véhicule thermique à travers deux types d’analyse :
• une analyse socio-économique comparant les coûts aux bénéfices en tenant compte des externalités environnementales ;
• une analyse du point de vue de l’opérateur de transport de type coût complet de possession (total cost of ownership ou TCO) intégrant la fiscalité.
L’analyse est menée dans une logique micro-économique en comparant les coûts sur toute la durée de vie de deux types de véhicules neufs : un véhicule thermique en référence et un véhicule à motorisation alternative.
Les cinq technologies étudiées sont :
• Les bus et autocars thermiques diesel ;
• Les bus ou autocars gaz naturel pour véhicules (GNV) ; • Les bus hybrides ;
• Les bus ou autocars hybrides rechargeables ; • Les bus ou autocars tout électriques.
Comparaisons selon les usages
Il s’agit de comparer les véhicules, quelle que soit la technologie utilisée, à usage équivalent. C’est pourquoi, pour des usages urbains, on compare un bus diesel à un bus électrique, GNV, hybride ou hybride rechargeable. Dans le cas mixte, avec de multiples usages et une grande part de trajets interurbains, on compare un autocar diesel à un autocar électrique, GNV ou hybride rechargeable. L’analyse se situe à deux horizons temporels de date d’achat des véhicules : 2020 et 2025.
Comparaisons selon les milieux de circulation
Les technologies sont étudiées dans trois différents milieux de circulation en fonction de la densité de population : urbain très dense, urbain dense, et « mixte » c’est-à-dire une moyenne pondérée de tous les milieux6.
Les zones urbaines « très denses » correspondent aux zones avec une densité moyenne de 6 750 habitants/km². Les villes qui dépassent ce seuil et en font partie : Paris avec 21 300 habitants/km², de nombreuses communes d’Île-de-France comme Levallois-Perret, Courbevoie, Montrouge, Asnières-sur-Seine, Le Kremlin-Bicêtre et également Lyon, Grenoble, Nancy ou des communes autour de Lille comme Roubaix, Mons-en-Barœul.
6 Qui regroupent outre les deux cités : urbain, urbain diffus et rase campagne (cf. Rapport Quinet pour la définition des
Lille et Marseille se situent juste en dessous du seuil mais avec de fortes disparités au sein de ces zones urbaines : certains arrondissements de Marseille dépassent ce seuil, d’autres sont en dessous. Les zones denses correspondent à une densité moyenne de 2 250 habitants/km². De nombreuses villes dépassent ce seuil et entrent dans la catégorie : Chambéry, Metz, Brest, Palavas-les-Flots, Pau, La Rochelle, Amiens, Tours, etc.
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hypothèses générales
de l’analyse coûts
bénéfices (ACB)
Deux types d’analyse sont présentés : le coût socio-économique pour la collectivité et le coût global de possession supporté par l’opérateur de transport. Diverses hypothèses sont analysées concernant les véhicules et leurs impacts environnementaux.
MÉTHODE
La méthode est celle de l’analyse coût bénéfice sur la durée de vie du véhicule, avec un taux d’actualisation de 4,5 %. Deux années de référence sont prises : 2020 et 2025 (mise en circulation et actualisation à cette date, en € 2015). Les gains et coûts induits par le changement de motorisation se mesurent donc comme l’écart entre les coûts des véhicules à faibles émissions et ceux des véhicules diesel vérifiant la norme euro VI correspondant au standard européen en vigueur.
Coût socio-économique versus coûts globaux de possession (total cost of ownership -TCO)
Deux types d’analyse sont effectuées : l’analyse du coût socio-économique et l’analyse TCO. Le bilan socio-économique porte sur les coûts réels supportés par la collectivité (y compris donc les coûts supportés par les personnes victimes des nuisances environnementales générées par l’utilisation d’un véhicule), qu’ils correspondent à des investissements ou des achats, ou aux valeurs monétaires des externalités, sans prise en compte des transferts entre agents, en particulier vers l’État à travers la fiscalité. La fiscalité relative aux carburants (TICPE) est ainsi exclue de l’analyse. Toutefois, les pertes ou gains de recettes fiscales sont intégrés à travers le COFP (cf. ci-après). La contribution au service public de l’électricité (ex-CSPE) est intégrée dans le coût de l’électricité pour la collectivité (dans la mesure où elle finance les énergies renouvelables électriques).
L’analyse TCO prend en compte les coûts financiers supportés par les opérateurs de transport
collectif (hors externalités donc, sauf si une taxe en couvre les coûts, comme la composante
carbone de la TICPE par exemple). Cette analyse permet d’évaluer les coûts globaux d’un véhicule pendant toute sa durée de détention. Les coûts entrant dans l’analyse sont les coûts d’achat (autobus ou autocar, batterie, infrastructures de recharge), les coûts d’entretien du véhicule ainsi que l’assurance, les coûts liés à la consommation d’énergie (carburant ou électricité), tous exprimés toutes taxes incluses, hors TVA (les opérateurs n’acquitent pas la TVA). En particulier, l’analyse tient compte des exonérations partielles de taxes existant pour le carburant ou l’électricité utilisés par les autobus et autocars.
Coûts actualisés
La méthode appliquée dans les deux types d’analyse est celle de l’analyse coût bénéfice sur la durée de vie du véhicule, avec un taux d’actualisation de 4,5 % correspondant au taux d’actualisation « public » préconisé par France Stratégie7. Ce taux est utilisé à la fois pour le
bilan socio-économique et pour la vision « acteur » (TCO).
7 L’évaluation socio-économique des investissements publics – Rapport de la commission présidée par Émile Quinet
L’actualisation8 permet l’évaluation d’un même bien ou des services qu’il rend à différents
moments dans le temps. En particulier les technologies étudiées impliquent un surcoût immédiat (à l’achat et/ou pour l’installation d’infrastructures) et un gain dans le futur (moindres consommations d’énergie et impacts environnementaux). Les coûts sont exprimés en €2015 et actualisés pour les deux années étudiées, en 2020 puis en 2025.
La valeur résiduelle des infrastructures et équipements est prise en compte si leur durée de vie économique est supérieure à celle des véhicules étudiés (cas des véhicules électriques, électriques rechargeables et GNV). Elle correspond à la valeur actualisée nette comptable. Ce montant actualisé, correspondant au reliquat non amorti d’une infrastructure, apparaît comme un gain en comparaison à la situation où on doit la construire immédiatement (cf. p. 34). Ce gain est intégré comme une valeur de revente la dernière année de vie du véhicule. Les stations de distribution de gazole sont considérées comme totalement amorties à la fin de vie des véhicules. Externalités
Les externalités qui sont prises en compte dans le bilan socio-économique sont le CO2, le bruit et
la pollution atmosphérique (NOx et particules). Ces externalités sont monétarisées conformément aux recommandations de la Commission Quinet9. Les valeurs relatives au bruit
sont issues du Handbook (2014) car il permet une différenciation plus fine et mieux adaptée aux calculs pour cette étude. La valeur de l’externalité CO2 évolue selon la trajectoire préconisée par
France Stratégie (cf. page 23) et les valeurs des externalités liées à la pollution atmosphérique évoluent dans le temps comme le PIB/habitant (+1,3 %/an). La valeur tutélaire du CO2 est
actuellement en cours de révision.
Le périmètre des externalités prises en compte inclut : - la phase « en circulation » ;
- la phase « amont » de production de l’énergie (carburant, électricité) ; - la phase « amont » de production de la batterie.
Les autres externalités habituellement considérées (congestion, insécurité) sont supposées identiques quelle que soit la motorisation.
Coûts d’opportunité des fonds publics (COFP)
Le remplacement d’un véhicule thermique dont le carburant est fortement taxé par un véhicule électrique consommant moins et dont le vecteur énergétique est moins taxé entraîne une perte de recettes fiscales pour l’État. Cette perte n’est pas directement intégrée comme un coût dans le calcul socio-économique. Néanmoins, les effets indirects de cette perte sont pris en compte, à travers le « coût d’opportunité des fonds publics » (COFP). Les prélèvements publics sont à l’origine d’effets distorsifs dans l’économie, dont le coût est estimé ici conformément au rapport
8 La valeur actuelle reflète ainsi, à la date du calcul par exemple, un coût ou un bénéfice disponible à une échéance de n
années. La valeur actuelle d’un bien ou d’un service est d’autant plus faible que l’échéance est éloignée, du fait de la préférence pour le présent et de l’aversion au risque. Pour un bien ou service d’une valeur de A à l’année n et un taux d’actualisation i, la valeur actuelle de ce bien ou service est : A/ (1+i)n.
9 L’évaluation socio-économique des investissements publics – Rapport de la commission présidée par Émile Quinet
Quinet (2013) à 20 % du montant prélevé total. Le coût pour l’ensemble de l’économie de prélever 1 € est donc de 0,2 € : ce coût est intégré au bilan.
Le remplacement des véhicules de transport en commun par des technologies alternatives ayant un surcoût a également un impact sur l’équilibre financier des opérateurs de transport et sur le besoin en subvention d’exploitation. Cet effet sur les finances locales est pris en compte dans le COFP (en prenant 0,2 X surcoût TCO).
HYPOTHÈSES CONCERNANT LES VÉHICULES
Caractéristiques des véhicules
Pour les déplacements en zones urbaines, on fait l’hypothèse que le véhicule type est un autobus d’environ 12 m de longueur, de 2,5 à 2,55 m de largeur et d’un PTAC de 19 tonnes. On ne prend pas en compte les bus en accordéon qui font une longueur de 18 m.
Pour les déplacements interurbains, on fait l’hypothèse que le véhicule type est un autocar d’environ 12 à 13 m, de 2,5 à 2,55 m de largeur, d’un PTAC de 19 tonnes et d’une capacité comprise entre 55 et 60 places assises.
Les cinq technologies étudiées sont : - Un véhicule thermique diesel
→ Il s’agit d’un véhicule de norme Euro 6 (applicable aux véhicules neufs depuis le 01/01/2014). - Un véhicule à motorisation gaz naturel pour véhicules (GNV)
→ Le gaz utilisé pour les transports publics peut être soit du gaz naturel composé de méthane à 93 %, soit du biogaz issu de la fermentation de déchets ménagers ou des boues d’épuration, comprimé à 200-220 bars et stocké dans des bouteilles.
- Un véhicule hybride diesel / électrique. → Il existe deux types d’hybridation :
• hybride série avec un moteur thermique couplé à un générateur qui alimente le moteur électrique utilisé à chaque arrêt / redémarrage. Le moteur thermique prend le relais du moteur électrique lorsqu’il n’y a plus d’énergie électrique.
• hybridation parallèle avec un moteur électrique et un moteur thermique sur le même axe. Le moteur électrique assiste le moteur thermique lors des accélérations et récupère l’énergie lors du freinage. Le moteur thermique se met en route à partir de 20 km/h. On suppose qu’un véhicule hybride réalise respectivement 20 % de ses trajets en mode électrique quand il circule en zone dense et 30 % en zone très dense (si le parcours est très roulant, avec moins de régime transitoire pour le moteur, induit par les démarrages et les arrêts, ces parts sont minorées). Actuellement, à notre connaissance, il n’existe pas d’autocars hybrides sur le marché.
- Un véhicule hybride rechargeable10.
→ Il possède un moteur électrique alimenté par des batteries et réalise 90 % de son parcours en mode électrique quand il circule en zone urbaine et 70 % en milieu mixte. Quand la batterie est vide, le bloc diesel répondant à la norme Euro VI prend le relais. La batterie d’un autobus hybride rechargeable est dotée d’une capacité de stockage de 190 kWh11 (120 km
d’autonomie), alors que celle d’un autocar est de 140 kWh (85 km d’autonomie). La technologie hybride rechargeable est difficile à développer pour les autocars en raison des batteries encombrantes qui limitent le volume disponible pour les passagers et qui peuvent poser des problèmes de centre de gravité selon leur emplacement.
- Un véhicule tout électrique.
→ Il ne possède qu’un moteur électrique alimenté par des batteries et réalise 100 % de ses trajets en mode électrique. L’autonomie moyenne d’un autobus est de 170 km avec une batterie d’une capacité de stockage de 270 kWh. Cependant, les consommations et autonomies varient fortement selon que le bus est climatisé ou non12. L’autonomie d’un autocar
est de 110 km avec une batterie d’une capacité de stockage de 190 kWh (l’autonomie d’un autocar est moindre, pour une même capacité de batterie, que celle d’un bus car il consomme plus d’énergie avec une vitesse supérieure lors des trajets interurbains). Les autocars électriques sont rares et plutôt utilisés pour des usages urbains comme le ramassage scolaire. Hypothèses concernant le kilométrage annuel et la durée de vie
D’après le SDES (anciennement SOeS), le kilométrage annuel moyen pour la catégorie de véhicules « bus ou car » est de 36 580 km en 201413. Il est de 30 175 km pour les autocars,
38 700 km pour les autobus de la RATP et de 40 600 km pour les autobus hors RATP14. On a
donc pris pour hypothèse une distance moyenne de 30 000 km/an pour les autocars15 et
40 000 km /an pour les autobus. On considère que la durée de vie moyenne d’un car est de 16 ans et celle d’un bus de 15 ans16.
Tableau 1 – Kilométrage annuel et durée de vie des véhicules retenus dans l’étude
Sources : CCTN 2015 & RATP
10 A notre connaissance, seul un constructeur maîtrise actuellement cette technologie. 11 Certains constructeurs considèrent que cette capacité est élevée.
12 Un constructeur indique une capacité de stockage de 360 kWh et 300 km d’autonomie (mais seulement 200 km avec
confort climatique).
13 Les comptes des transports en 2015 Tome 1 – 53e rapport de la commission des comptes des transports de la Nation
(CGDD), juillet 2016
14 Le transport collectif routier de voyageurs en 2014 : circulation en progression pour les autobus et stable pour les autocars
- Chiffres et statistiques n°664 (CGDD), août 2015
15 La dispersion des kilométrages est importante selon les usages : 30 000 km pour le scolaire, 50 000 à 100 000 km pour le
transport longue distance occasionnel, plus de 300 000 km pour les grandes lignes régulières comme les cars « Macron ».
16 Hypothèse basée sur la durée d’amortissement d’un bus RATP. Selon la centrale d’achat du transport public (CATP) un
Hypothèses concernant les consommations unitaires des véhicules neufs
La consommation de carburant varie en fonction du milieu, du fait de vitesses moyennes différentes qui affectent le rendement du moteur. En pratique, les consommations sont supérieures en zones urbaines où les vitesses sont plus faibles et les arrêts redémarrages plus fréquents, qu’en urbain diffus ou en interurbain. Concernant l’autobus diesel, la consommation unitaire en fonction des différents milieux d’utilisation a été estimée à partir des courbes d’émissions COPERT17 pour les poids lourds qui permettent de calculer la consommation en
fonction de la vitesse. La courbe de consommation de 2009 est appliquée à l’année 2015. On prend ensuite pour hypothèse que les consommations unitaires baissent jusqu’en 2025 de 1 %/an (hypothèse correspondant aux baisses de consommation observées depuis 201018).
Afin de calculer les consommations unitaires, il convient de prendre une hypothèse concernant la vitesse moyenne pratiquée dans chaque zone.
L’UITP (l’Union internationale des transports publics) préconise d’utiliser les vitesses suivantes basées sur les tests SORT qui sont des tests en cycles réels sur route :
• SORT 1 : vitesse moyenne 12 km/h pour la zone très dense (39,4 L/100 km d’après les constructeurs)
• SORT 2 : vitesse moyenne 18 km/h pour la zone dense 39,4 L/100 km d’après les constructeurs)
• SORT 3 : vitesse moyenne 25 km/h pour la zone urbaine 39,4 L/100 km d’après les constructeurs)
• SORT 4 : vitesse supérieure à 30 km/h.
Les hypothèses UITP n’ont pas été reprises directement ici. Les vitesses pratiquées en milieu urbain sont supposées supérieures à celles des tests SORT, ce qui permet de calculer des consommations d’énergie plus conformes aux consommations observées.
Pour calculer la consommation moyenne sur l’ensemble des zones, on utilise une répartition calculée à partir de données relatives à la répartition du trafic d’autocars selon les milieux. Tableau 2 - Répartition du trafic routier d’autocars selon les milieux utilisés dans l’étude
Source : MODEV 2015
17 Le modèle COPERT (COmputer Program to calculate Emission from Road Transport) est fondé sur une base de données
des facteurs d’émission routiers qui permettent de convertir des données quantitatives d’activité en émissions de polluants. On utilise la formule suivante pour les consommations en fonction de la vitesse : C = 0,8248-2,084*10^(-2)*V + 2,57*10^ (-4)*V²-1*10^(-6)*V^(3)(en L/km)
Le tableau 3 précise les hypothèses prises sur les vitesses pratiquées dans les différentes zones ainsi que les résultats obtenus concernant la consommation unitaire.
Tableau 3 – Consommations unitaires réelles de carburant des autocars thermiques en fonction des milieux et des vitesses en 2020 et 2025
En L/100 km
Source : calculs CGDD d’après le modèle COPERT pour les poids lourds (2009)
Concernant l’autobus GNV, la consommation unitaire est fixée de sorte que les émissions de CO2 (phases utilisation et amont) soient de 15 %19 inférieures à celles du véhicule diesel.
Concernant l’autobus tout électrique, il est considéré, en première hypothèse, une consommation de 130 kWh/100 km pour une circulation en milieu dense, 140 kWh/100 km en milieu très dense, 150 kWh/100 km pour la moyenne des milieux20. Cette consommation ne tient
cependant pas compte de l’énergie utilisée pour assurer le confort climatique à l’intérieur du véhicule (climatisation l’été et chauffage l’hiver qui, en l’absence de moteur thermique, crée une surconsommation importante)21. Ainsi par exemple, concernant le véhicule particulier, l’étude
« Individual mobility: from conventional to electric cars » de la Commission Européenne, publiée en 2015, montre que la consommation des véhicules électriques est 40 % supérieure en hiver à celle de l’été. La consommation peut également varier en fonction des changements d’altitude. Le groupe de véhicules suivis dans cette étude évolue en milieu urbain. On fait donc l’hypothèse qu’en moyenne les consommations affichées par les constructeurs sont majorées de 20 % en raison du confort thermique en milieu urbain. En milieu mixte, les vitesses étant environ deux fois plus élevées, la majoration n’est que de 10 %. En effet, l’énergie utilisée pour le chauffage est proportionnelle à la durée et non aux kilométrages. Les topographies des villes étant très différentes, il est supposé ici que les variations d’altitude sont faibles et n’induisent pas de surconsommation significative.
Il convient de noter que le confort climatique et en particulier le chauffage peut être assuré par un système thermique, et non électrique, fonctionnant au fioul. Cette option a été écartée ici.
19 Le rapport de IFP Energies nouvelles de 2005 mentionne un gain de 15 % d’émissions de CO
2 (amont et aval compris) du
GNV par rapport au diesel. Certaines sources mentionnent un gain de l’ordre de 25 %.
20 Source RATP
Concernant l’autobus ou l’autocar hybride rechargeable, on suppose que la part de trafic en mode électrique en milieu dense et très dense est de 90 % alors qu’en milieu mixte, en raison des trajets interurbains, elle est de 70 %.
Concernant les autobus hybrides, leur consommation de carburant en milieu urbain très dense est réduite de 30 %, en zone dense de 20 %22.
Tableaux 4 et 5 - Hypothèses concernant les consommations unitaires des véhicules, selon le milieu
Pour 2020
Pour 2025
22 L’UTP, à travers les retours d’expérience de deux opérateurs, estime que les gains sont inférieurs (20 % en zone très
dense et 10 % en zone dense) et que dans certaines conditions d’exploitation (notamment avec une topographie défavorable) quasi nuls.
HYPOTHÈSES CONCERNANT LE COÛT ASSOCIÉ AUX DIFFÉRENTS IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX
Hypothèses concernant les émissions de GES (CO2)
Plusieurs sources d’émissions sont identifiées23 :
-
lors de la combustion du carburant (en circulation), en phase de fonctionnement ;-
lors de la production du carburant (extraction, transport, raffinage) ou de l’électricité (centrales électriques), en phase amont ;-
lors de la production de la batterie pour le cas des véhicules équipés. On prend pour hypothèse la trajectoire Quinet24 du prix du CO2 avec une croissance à 56 €/t en
2020 et 100 €/t en 2030. Au-delà, on envisage une croissance de 4,5 %/an. On suppose que le contenu CO2 de l’électricité est de 53 g CO2/kWh.
Tableau 6 – Contenu CO2 des différentes sources d’énergie
Sources : arrêté du 10 avril 2012 & base carbone Ademe
NB : le contenu CO2 pour l’électricité est donné pour 2025. Il décroît pour atteindre 25 gCO2/kWh en 2030.
Les hypothèses relatives aux émissions dues à la production de batteries sont issues des données de l’Ademe25.
Caractéristiques des batteries et émissions de CO2
Les bus tout électrique sont supposés équipés de batteries de 270 kWh contre 190 kWh pour les autocars tout électriques (ils parcourent plus de distance). Les véhicules hybrides rechargeables ont des batteries de capacité de 30 % inférieure, soit respectivement 190 kWh et 140 kWh.
23 Arrêté du 10 avril 2012 pris pour l’application des articles 5, 6 et 8 du décret n°2011-1336 du 24 octobre 2011 relatif à
l’information sur la quantité de dioxyde de carbone émise à l’occasion d’une prestation de transport. Valeurs prises correspondant au carburant « à la pompe », tenant compte de l’intégration d’environ 6 % de biocarburant.
24 La valeur tutélaire du carbone - Rapport de la commission présidée par Alain Quinet (CAS), juin 2008
25 Élaboration selon les principes ACV des bilans énergétiques, des émissions de gaz à effet de serre et des autres impacts
environnementaux induits par l’ensemble des filières de véhicules électriques et de véhicules thermiques, VP de segment B (citadine polyvalente) et VUL à l’horizon 2012 et 2020 (Ademe), novembre 2013
On considère que les émissions de GES lors de la phase de la production d’une batterie d’autobus électrique de 270 kWh sont de 33 tCO2. Cette hypothèse résulte de l’extrapolation de
celle de l’Ademe pour la batterie de véhicule particulier (3 tCO2 pour une batterie de 24 kWh), au prorata de la capacité de stockage de la batterie. Les émissions de GES pour la production de
batterie des autres véhicules sont estimées de la même manière. Hypothèses concernant la valeur de la pollution atmosphérique
Un certain nombre de polluants sont émis par les véhicules en circulation et lors des processus amont d’extraction de fabrication et d’acheminement des carburants. Ces polluants créent des nuisances qui dépendent de la population qui y est exposée. Cette dernière croît avec la densité de la zone dans laquelle circule le véhicule : faible en milieu rural, élevée en milieu urbain. S’agissant ici de trajets d’autocars, le coût sera moindre que pour des bus circulant en zone urbaine par exemple.
Pollution liée à la circulation
Le rapport du CGSP sur les externalités environnementales fournit des valeurs associées à la pollution atmosphérique pour les véhicules particuliers de norme euro 6 en fonction des différents milieux, mais ne fournit pas directement de valeurs pour les autobus et autocars de norme euro VI. En revanche le Handbook (2014) produit par la Commission européenne sur les externalités environnementales en fournit, à la fois pour les véhicules particuliers et les autobus et autocars. Le Handbook est utilisé pour déterminer un coefficient multiplicatif permettant de passer des valeurs du véhicule particulier à celles des autobus et autocars. Ce coefficient est ensuite appliqué aux valeurs associées à la pollution atmosphérique pour les véhicules particuliers en fonction des différents milieux fournies par le rapport Quinet. Elles sont exprimées ici en € 2015. Le rapport préconise de les faire évoluer comme le PIB / tête (croissance supposée ici de 1,3 %/an conformément aux hypothèses de la Commission Européenne fournies pour le cadrage macroéconomique des projections d’émission à long terme).
Les coûts ne concernent que les pollutions liées à la combustion. En conséquence, on ne tient pas compte des coûts des pollutions liés à l’abrasion (freinage, contact avec la route, pneus) pour calculer le bilan. Toutefois, s’agissant ici d’effectuer une comparaison entre un véhicule à faibles émissions (électrique ou hybride) et un véhicule thermique classique, ce point n’est pas pénalisant dans la mesure où les émissions liées à l’usure sont supposées identiques pour les véhicules thermiques et pour les véhicules à faibles émissions.
Pour le calcul du cas « usage mixte », une moyenne pondérée est effectuée, basée sur les parts de trafic mentionnées précédemment. Dans ce cas d’usage, les populations sont moins exposées aux nuisances. De plus, l’impact du moteur diesel sur le plan de la pollution atmosphérique est moins important en raison d’un meilleur rendement du moteur en rase campagne et milieu urbain diffus. On ne suppose pas d’évolution des émissions unitaires de polluants au-delà de la norme Euro VI.
Il est supposé que le coût de pollution associé à la circulation d’un autocar au GNV est moitié moindre que celui d’un diesel26 et que celui d’un autocar électrique est nul (car on ne tient pas
compte de l’abrasion).
Tableaux 7 et 8 - Coûts associés aux pollutions liées à la combustion (en circulation) En 2020
En 2025
NP : non pertinent
Sources : CCTN 2011 - Tome 2 - Dossiers d’analyse économique des politiques publiques des transports (CGDD), mars 2013 Évaluation socio-économique des investissements publics (CGSP), sept. 2013
26 Données de l’Union Technique de l’Automobile du motocycle et du Cycle - Mesures réalisées sur banc véhicule sur un
cycle ADEME - RATP. Données IVECO. Pollution atmosphérique
Cas moyenne des milieux
Coût gazole (c€ / km) NP 0,64
Coût VE (c€ / km) NP 0,00
Coût GNV (c€ / km) NP 0,32
Cas milieu urbain dense
Coût gazole (c€ / km) 0,85 NP
Coût VE (c€ / km) 0,00 NP
Coût GNV (c€ / km) 0,43 NP
Cas milieu urbain très dense
Coût gazole (c€ / km) 3,13 NP
Coût VE (c€ / km) 0,00 NP
Coût GNV (c€ / km) 1,57 NP
Autobus
(Euro VI) (Euro VI)Autocar
Pollution atmosphérique
Cas moyenne des milieux
Coût gazole (c€ / km) NP 0,68
Coût VE (c€ / km) NP 0,00
Coût GNV (c€ / km) NP 0,34
Cas milieu urbain dense
Coût gazole (c€ / km) 0,91 NP
Coût VE (c€ / km) 0,00 NP
Coût GNV (c€ / km) 0,46 NP
Cas milieu urbain très dense
Coût gazole (c€ / km) 3,34 NP
Coût VE (c€ / km) 0,00 NP
Coût GNV (c€ / km) 1,67 NP
Autobus
Pollution amont
La pollution liée à la production des véhicules (hors batterie) n’est pas prise en compte, car elle est supposée quasi identique, quelle que soit la motorisation.
Concernant les pollutions amont27 liées à la production des carburants (phase d’extraction, de
transformation et d’acheminement) et de l’électricité, on multiplie les facteurs d’émission par la valeur tutélaire des polluants.
Tableau 9 - Facteurs d’émission pour la pollution atmosphérique par source d’énergie pour un véhicule particulier
En g/km
Source : Ademe, Elaboration selon les principes ACV des bilans énergétiques, des émissions de gaz a effet de serre et des autres impacts environnementaux induits par l’ensemble des fileries de véhicules électriques et de véhicules thermiques, VP de segment B (citadine polyvalente) et VUL a l’horizon 2012 et 2020, novembre 2013.
Tableau 10 - Valeurs tutélaires des polluants atmosphériques
actualisées en € 2015/t
Source : L’évaluation socio-économique des investissements publics – Rapport de la commission présidée par Émile Quinet (CGSP),septembre 2013
Pour les particules, les facteurs d’émission varient selon la densité de population. La valeur choisie correspond au milieu urbain diffus, en considérant que les sites industriels (raffineries, centrales électriques) sont situés majoritairement en zones péri-urbaines. Concernant les autres polluants, la valeur est identique dans toutes les zones.
27 La phase amont correspond aux activités mises en œuvre pour que le moyen de transport dispose de sa source d’énergie
(qu’il s’agisse de gazole, de GNV, d’électricité…) : il peut donc s’agir de l’extraction du pétrole, de son raffinage, de la distribution du carburant depuis la raffinerie jusqu’à la pompe. Dans le cas de l’électricité, il s’agit de l’extraction du combustible utilisé dans la centrale, de son transport et des émissions liées à son utilisation dans la centrale électrique.
La pollution liée à la phase amont des carburants et de l’électricité, exprimée en g/km a été monétarisée pour les différents types de motorisation. Cette valeur monétaire évolue dans le temps comme cela a été précisé supra.
On prend pour hypothèse que les émissions liées à la phase amont pour le GNV sont égales à la moitié de celles générées lors de la phase amont pour le diesel.
Ces valeurs, estimées pour le véhicule particulier, ont été multipliées par un facteur correctif correspondant au rapport de consommation entre véhicule particulier et bus ou car.
Pollution associée à la production de la batterie
À partir des données de l’Ademe, pour un véhicule particulier (VP), on évalue la pollution atmosphérique associée à la production de batterie (tableau 11). En utilisant les valeurs Quinet (2013) des polluants, on obtient pour une batterie de 24 kWh une valeur d’environ 600 €28pour
une batterie de 24 kWh. Concernant les particules fines, la valeur tutélaire associée est celle retenue pour l’urbain diffus, étant supposé que l’usine de fabrication se trouve dans une telle zone. En supposant que l’usine de fabrication soit en rase campagne, le coût des émissions de particules serait divisé par 10 et le coût des émissions de polluants atmosphériques serait réduit de moitié (environ 300 €).
Tableau 11 – Coûts des émissions de polluants atmosphériques liées à production d’une batterie de 24 kWh en 2020
En €2015
Source : calcul CGDD à partir des valeurs « Quinet » et de l’étude ACV de l’ADEME sur les VE
Il est supposé que les émissions associées à la production des batteries de bus et cars sont proportionnelles à leur capacité de stockage. En appliquant ce ratio à la production de batteries des autobus et autocars, le coût de la pollution atmosphérique associée à la batterie, serait de 6 500 € en 2020 (pour une batterie avec 270 kWh de capacité de stockage et une masse de l’ordre de 2 tonnes).
28 Calcul CGDD à partir des valeurs « Quinet » (2013) et étude selon le principe des ACV de l’ADEME sur les VE (novembre
Hypothèses concernant la valeur de la pollution sonore
Les valeurs pour les autobus et autocars sont tirées du Handbook (2014) produit par la Commission européenne sur les externalités environnementales. Elles sont différenciées en fonction de la zone géographique (dense, urbain diffus, rural), en fonction de l’intensité du trafic (dense, fluide) et de la période (jour, nuit). Dans le Handbook, les données sont ventilées par période, c’est pourquoi elles ont été utilisées ici plutôt que les valeurs « Quinet ».
Tableau 12 – Coûts marginaux du bruit par période, milieu* et densité de trafic par autobus et autocar
En €/1 000 km
* La définition du milieu urbain est ici celle du Hanbook.
Source : Update of the Handbook on External Costs of Transport (DG MOVE), janvier 2014
Il convient de remarquer que les valeurs tirées du Handbook correspondent à des coûts marginaux, c'est-à-dire correspondant à des situations de changements de trafic mineurs. Pour des horizons lointains, au-delà de 2030, on pourrait questionner ce choix, à tout le moins pour les zones urbaines denses et très denses. En effet on peut s’attendre à ce que les différents leviers instaurés par la loi (obligation d’achat de véhicules très faiblement émetteurs pour les bus, taxis, VTC ; possibilité pour les maires de créer des zones à circulation restreinte ; et toutes les mesures favorisant l’installation de bornes électriques) vont permettre de réduire drastiquement la circulation des véhicules bruyants dans les centres-villes. En conséquence, il pourrait être pertinent d’utiliser non pas des valeurs marginales, mais des valeurs moyennes, sensiblement plus élevées. Toutefois, le Handbook ne dispose pas, dans sa version actuelle, de valeurs moyennes29.
Comme nous cherchons à évaluer les externalités liées à la circulation dans les milieux très dense et dense, il est nécessaire de préciser que le milieu urbain du Handbook doit être subdivisé en 3 sous-milieux que l’on qualifie de milieu urbain très dense, urbain dense et urbain (non étudié ici). Il a été nécessaire de prendre les hypothèses de travail suivantes. Il sera considéré ici que la valeur donnée par le Handbook en milieu urbain correspond à la zone « urbaine très dense ». Pour la zone dense, on considère que sa valeur est égale à la moyenne des valeurs en zone très dense et zone suburbaine. Pour la zone urbaine, la valeur est égale à la moyenne des valeurs en zone dense et zone suburbaine. On observe qu’en appliquant cette méthode la valorisation des externalités baisse environ de moitié en passant du milieu très dense au dense. En formulant cette hypothèse, la valeur des externalités baisse moins que la
29 Cette suggestion pourrait s’appliquer à la pollution de l’air en zones urbaines mais de façon plus nuancée, car la pollution
densité de population qui est divisée par 3 entre le milieu très dense et dense, mais on peut l’expliquer par une densité plus forte autour des infrastructures de transports.
Tableau 13 – Coûts marginaux du bruit dans les 5 milieux par densité de trafic, 2020 En €/1 000 km
Source : calculs CGDD à partir du Update of the Handbook on External Costs of Transport (DG MOVE), janvier 2014
Pour valoriser les émissions de bruit pour chaque milieu, il est nécessaire de calculer des moyennes pondérées en tenant compte à la fois des périodes et de la densité du trafic.
Cas de l’autobus
Dans le cas de l’autobus, on ne tiendra pas compte des valeurs de nuit, car les trafics sont marginaux. En effet, les valeurs de nuit s’appliquent à la période de 23 h à 7 h selon les critères HeatCo et de 22 h à 6 h selon les critères du Cerema et de France stratégie30. On suppose donc
que seules les valeurs de jours s’appliquent à la circulation des autobus selon la répartition des trafics calculée par Modev31 en fonction de la densité des trafics (tableau 14).
Tableau 14 – Répartition du trafic en milieux urbains dense et très dense selon la densité de circulation
Source : MODEV 2015
Pour calculer les émissions de bruit produites par les autobus en milieu urbain dense et très dense, on utilise les valeurs du Handbook précédentes que l’on pondère par les trafics de jour respectifs des circulations dans ces deux milieux.
30 Le Cerema et France Stratégie s’appuient sur les études Delft/INFRAS 31 MODEV – modèle de trafic fret et voyageur du CGDD
Cas de l’autocar
Dans le cas de l’autocar qui évolue dans un milieu mixte, composé des 3 sous-milieux urbains, du suburbain (ou urbain diffus) et de l’interurbain (ou rase campagne), la valorisation des externalités est calculée en croisant les trafics dans les 5 milieux avec les valeurs du Handbook. Au sein de chaque milieu, les trafics denses et peu denses sont répartis (à partir des données Modev) par période (tableau 15)32.
Tableau 15 – Répartition du trafic pour chaque milieu, en fonction de la densité du trafic et de la période
Source : MODEV 2015, calcul CGDD
Pour chaque milieu, on calcule un coût marginal moyen par milieu en croisant les données du Handbook avec la répartition des trafics par densité selon les périodes ci-dessus.
Pour obtenir une valeur pour le milieu mixte, on calcule la moyenne des coûts marginaux pondérée par la part des trafics de chaque milieu.
Cas des motorisations alternatives
La méthode est la même que celle utilisée pour les véhicules thermiques.
Concernant les véhicules électriques, il est considéré que pour le cas urbain très dense, la nuisance sonore est nulle33, et qu’elle est moitié moindre en milieu urbain dense. Il convient de
préciser que cette hypothèse s’applique strictement au bruit du moteur, ce qui ne prend pas en compte les avertisseurs sonores pour les véhicules électriques et les annonces sonores potentielles au niveau des arrêts de bus. Pour les autres milieux, la nuisance est supposée identique. En effet, à faible vitesse (urbain très dense), c’est le bruit du moteur qui domine, à vitesses plus élevées c’est le bruit du roulement qui est déterminant.
Concernant les véhicules fonctionnant au GNV, d’après l’Association française du gaz naturel véhicule (AFGNV) ou le site web www.TRANS’BUS.org, le bruit est réduit de moitié par rapport à un véhicule diesel dans tous les milieux34.
32 En l’absence de données plus précises, on fait l’hypothèse que la répartition du trafic relative aux milieux urbain, urbain
dense et urbain très dense est la même.
33 Ce très faible niveau sonore peut être facteur d’accident en réduisant le niveau de signalisation des véhicules électriques,
Au final, il en résulte les coûts marginaux suivants (tableaux 16 et 17).
Tableaux 16 et 17 – Coût de la pollution sonore pour les autobus et les autocars
En c€/km
En 2020
En 2025
Source : calcul CGDD à partir des données MODEV et des valeurs du Handbook 2014
34 D’après l’Association technique énergie environnement (ATEE), les résultats des mesures réalisées sur des autobus
urbains, sont de l'ordre de 3 dB d’atténuation, soit 50 % de bruit en moins par rapport à la motorisation diesel. Pollution sonore
Cas moyenne des milieux
Coût gazole (c€ / km) NP 2,24
Coût VE (c€ / km) NP 0,84
Coût GNV (c€ / km) NP 1,12
Cas milieu urbain dense
Coût gazole (c€ / km) 6,00 NP
Coût VE (c€ / km) 3,00 NP
Coût GNV (c€ / km) 3,00 NP
Cas milieu urbain très dense
Coût gazole (c€ / km) 11,31 NP
Coût VE (c€ / km) 0,00 NP
Coût GNV (c€ / km) 5,65 NP
Autobus
(Euro VI) (Euro VI)Autocar
Pollution sonore
Cas moyenne des milieux
Coût gazole (c€ / km) NP 2,39
Coût VE (c€ / km) NP 0,90
Coût GNV (c€ / km) NP 1,19
Cas milieu urbain dense
Coût gazole (c€ / km) 6,40 NP
Coût VE (c€ / km) 3,20 NP
Coût GNV (c€ / km) 3,20 NP
Cas milieu urbain très dense
Coût gazole (c€ / km) 12,06 NP
Coût VE (c€ / km) 0,00 NP
Coût GNV (c€ / km) 6,00 NP
Autobus
Le graphique de la figure 1 illustre de manière synthétique le poids des différentes externalités émises proportionnelles à la circulation (hors production de la batterie et du véhicule donc) par type d’énergie de traction.
Figure 1– Externalités des autobus ou autocars selon les milieux et l’énergie utilisée En c€/km
Hypothèses sur les prix et coûts d’achat et d’usage Prix d’achat
Les prix des autocars et autobus sont supposés identiques. Ils sont estimés HT35 et incluent la
carrosserie et la motorisation. Ils n’intègrent pas le coût d’achat de la batterie.
Le véhicule électrique est de conception simple alors que le véhicule thermique est un peu plus complexe. Le véhicule hybride, quant à lui, cumule les complexités des deux véhicules précédents.
En 2020, en se basant sur le guide d’achat de la Centrale d’achat du transport public (CATP), le site web de l’UGAP, les informations communiquées par la RATP et du constructeur Iveco, on estime que le coût d’un bus diesel de norme Euro VI est en moyenne de 250 000 € HT. D’après la RATP le surcoût d’un bus GNV est de 40 k€ (45 k€ pour l’UGAP). Concernant les technologies hybrides, le surcoût estimé par la CATP est de 100 k€ (la RATP l’estime à 60 k€ mais il semble que le surcoût soit minimisé en raison des volumes importants d’achat), montant retenu. Pour le bus électrique, les surcoûts communiqués varient substantiellement (entre 150 k€ pour la CATP, 80 k€ pour la DGITM, la RATP a pour but de négocier un prix qui tend vers celui du thermique).
Le développement des ventes de bus électriques et les économies d’échelle induites nous incitent à utiliser une hypothèse de surcoût basse pour 2020 de 60 k€ avec convergence du prix vers le prix du bus diesel à l’horizon 2025.
Pour 2025 on suppose que les coûts ont évolué de la manière suivante :
• une convergence du prix d’achat du véhicule électrique et du véhicule thermique ; • en raison d’une complexité supérieure de la double motorisation par rapport au véhicule tout électrique, la baisse envisagée du prix de l’autobus hybride rechargeable est de 40 000 € en 2025 ;
• une baisse du prix de l’autobus hybride de 20 000 € en 2025 en raison d’une complexité supérieure de la double motorisation hybride diesel.
• le coût du véhicule GNV n’évolue pas car il s’agit d’une technologie mature.
Tableau 18 – Prix des autobus et autocars selon leur motorisation en 2020 et 2025
En € HTVA
Source : calcul CGDD à partir des données de la CATP et de la RATP
Hypothèses concernant les prix de batterie
Le coût de la batterie a été construit sur la base de celle des véhicules particuliers comme suit : il est de 1 000 € par kWh de capacité de stockage en 201436, puis décroît de 10 % par an jusqu’en
2030. Le coût de la batterie est estimé à environ 500 €/kWh en 2025 et à 180 €/kWh en 2030. Étant donné les kilométrages effectués par les véhicules sur leur durée de vie, on suppose que la batterie est renouvelée une fois à mi-vie (7 ans pour un autobus et 8 ans pour un autocar). Les premiers retours d’expérience parvenus seulement récemment concernant l’utilisation des véhicules électriques ont montré qu’il existait des problèmes d’exploitation liés à des défaillances de batteries. Les opérateurs concernés ont estimé qu’il fallait 25 à 30 % de bus en plus par ligne concernée. Il est supposé ici que la technologie sera stabilisée aux horizons étudiés.
Par ailleurs, il est tenu compte d’une valeur résiduelle des deux batteries utilisées. Cette valeur correspondant à une « seconde vie » au service du réseau électrique et est comptabilisée à travers un prix de revente à hauteur de 100 €/kWh de capacité de stockage.
Hypothèses concernant les infrastructures de recharge
À partir de données collectées auprès de la RATP et de constructeurs, on retient l’hypothèse que le coût d’une infrastructure de recharge électrique pour un autobus ou un autocar est de 40 000 €. Pour l’infrastructure de recharge GNV, le montant d’une station est d’environ 1 million d’euros pour 40 véhicules, soit 25 000 € par autobus ou autocar. La durée d’amortissement d’une infrastructure de recharge GNV est estimée à 20 ans. Ces hypothèses n’intègrent pas les éventuels surcoûts d’acheminement de l’électricité et des contraintes de sécurité spécifiques aux véhicules électriques qui limitent le nombre de bus dans un dépôt (60 à 80 bus au lieu de 100) qui peuvent nécessiter la construction de nouveaux dépôts et donc des investissements supplémentaires.
L’Ademe mentionne l’exemple de Lille métropole avec des coûts de 1,6 à 1,8 M€ (valeurs 2006/2007) pour une capacité de 150 bus avec remplissage à la place en charge lente et une station de charge rapide en sus. Mais en dehors de l’exemple lillois, l’Ademe estime l’investissement nécessaire à l’avitaillement rapide en GNV à 1,2 M€37 pour 50 bus et
l’avitaillement lent ou à la place à 560 k€, ce qui confirme l’ordre de grandeur communiqué par la RATP38.
On suppose nul le coût d’investissement de la station diesel déjà acquise ; un changement de station générerait un coût irrécupérable et un nouvel investissement.
Coûts d’entretien et d’assurance
On suppose que les coûts d’entretien (ou de maintenance) et d’assurance varient en fonction des motorisations. Les différents coûts d’usage sont définis à partir de données publiées par la Centrale d’achat des transports publics (2015). Les coûts d’entretien sont exprimés en c€/km et les coûts d’assurance en €/an.
Tableau 19 - Coûts d’assurance (en €/an) et d’entretien (en c€/km)
Source : estimations CGDD à partir des données de la CATP
Il est supposé que les véhicules GNV ont les mêmes coûts d’entretien et d’assurance que les véhicules thermiques. Le véhicule électrique de conception plus simple induit des coûts d’entretien et d’assurance inférieurs. Cependant les dispositifs de récupération de l’énergie
37 Panorama et évaluation des différentes filières d’autobus urbains (Ademe), 2015
38 L’UTP, en l’absence de stations publiques, estime que le GNV n’est pas adapté aux petites flottes en raison des
